Номер 14.3, страница 93 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Электричество и магнетизм. 14. Электрический ток в различных средах - номер 14.3, страница 93.

Условие.

14.3. Подключенная к сети спираль электроплитки раскалилась. Как изменится накал, если на часть спирали попадет вода?

Решение.

Решение 2.

Решение

Когда на часть спирали электроплитки попадает вода, эта часть спирали интенсивно охлаждается. Это происходит из-за большой теплоемкости воды и значительных затрат энергии на ее испарение (парообразование).

Электрическое сопротивление материалов, из которых изготавливают нагревательные элементы (например, нихром), зависит от температуры. С понижением температуры их сопротивление уменьшается. Следовательно, сопротивление того участка спирали, который был охлажден водой, станет меньше.

Всю спираль можно рассматривать как два последовательно соединенных сопротивления: сухого участка $R_{сух}$ и участка, на который попала вода $R_{мокр}$. Общее сопротивление всей спирали равно их сумме: $R_{общ} = R_{сух} + R_{мокр}$. Поскольку сопротивление мокрого участка $R_{мокр}$ уменьшилось, общее сопротивление всей спирали $R_{общ}$ также уменьшится.

Электроплитка подключена к сети с постоянным напряжением $\text{U}$. Согласно закону Ома, сила тока в цепи определяется как $I = \frac{U}{R_{общ}}$. Так как общее сопротивление $R_{общ}$ уменьшилось, а напряжение $\text{U}$ осталось прежним, сила тока $\text{I}$ во всей спирали возрастет.

Этот возросший ток протекает через все участки спирали, включая сухой. Количество теплоты, выделяемое на сухом участке в единицу времени (мощность), описывается законом Джоуля-Ленца: $P_{сух} = I^2 R_{сух}$. Поскольку сила тока $\text{I}$ увеличилась, мощность, выделяемая на сухом участке, также возрастет. Это приведет к тому, что сухая часть спирали нагреется до более высокой температуры и станет светиться ярче, то есть ее накал увеличится.

В то же время, участок, на который попала вода, будет оставаться охлажденным (его температура не превысит температуру кипения воды) и перестанет светиться.

Ответ: Накал сухой части спирали усилится, а та часть, на которую попала вода, охладится и перестанет быть раскаленной.